О горизонтах видимости Вселенной

“Современная“ физика не может объяснить фотометрический парадокс Шезо-Ольберса. ”Почему ночью темно, если повсюду в бесконечном пространстве Вселенной имеются излучающие звёзды и вся поверхность неба должна быть ослепительно яркой”? Никакого парадокса нет, а есть несколько причин связанных с этим.
Первая причина – это тёмное вещество, которое затеняет собой светящиеся объекты. Тёмное вещество может представлять собой: водородные облака, потухшие звёзды вместе со своими планетами и кометами, звёзды после очередного эволюционного взрыва с выброшенным в пространство веществом, которое наблюдается в виде непрозрачных туманностей, нейтронные звёзды, потухшие галактики и “чёрные дыры”. Тёмного вещества во Вселенной больше, чем светящегося, но в той пропорции, которая существует в природе (точных данных нет), а не в той, о которой не очень обоснованно пишут.
Вторая причина связана с мощностью излучения звёзд в видимом диапазоне. Например, светящаяся звезда находится по сравнению с другими на более близком расстоянии, а увидеть её можно только в мощный телескоп. Это объясняется тем, что яркость светящихся объектов (звёзд и галактик) убывает с квадратом расстояния. Яркость связана с плотностью потоков фотонов. С расстоянием объём в телесном угле, в котором распространяются потоки фотонов, увеличивается и, соответственно, плотности потоков уменьшаются. А на каком-то расстоянии потоки фотонов от неярких звёзд вовсе исчезают, и тогда объект не увидеть ни в какой телескоп.
Третья причина – это чувствительность человеческого глаза, которая имеет определённое численное значение порога.
Четвёртая причина может повлиять даже тогда, когда расстояния очень большие, а мощности излучения достаточно, чтобы потоки фотонов достигли наблюдателя. Но всё происходит в видимом диапазоне. А он не велик и занимает всего участок от 750 ТГц (380нм) до 385 ТГц (760нм). На этом участке все характеристики фотонов (частота, масса и энергия) уменьшаются в два раза.
Вне этого участка наше зрение не видит. Сколько времени будет лететь фотон, и какое расстояние он преодолеет, чтобы все его характеристики изменились в два раза? Время полёта будет 13 млрд. лет, а расстояние 13 млрд. св. лет. Принято смещение линий спектра частот обозначать через показатель красного смещения Z = (v0 – v1)/v1. Если частота уменьшилась в два раза v0 = 2v1, то Z = 1. Получается, если фотоны излучились с частотой 750 ТГц (380нм - фиолетовый цвет), то через 13 млрд. лет полёта они станут с частотой 385 ТГц (760нм - красный цвет).
С более дальнего расстояния фотоны уже будут невидимы.
Это и есть горизонт видимости Вселенной в видимом диапазоне.
ПРИМЕЧАНИЕ. Все привыкли к длине волны у света. Но такой характеристики у фотонов (света) нет. Характеристика длина волны для фотонов (света) специально введена, чтобы запутывать физику и одурачивать людей. Термин длина волны имеет физический смысл только для акустических процессов. Даже приборов не существует для её измерения. Есть только прибор частотомер, который измеряет только частоту, как в акустике, так и у фотонов (света). В акустике применима формула C = (частота)*(длина волны), по которой только и можно рассчитать длину волны. Для фотонов эта акустическая формула не имеет физического смысла. Поэтому, так как измерению поддаётся только частота, то единицы измерения везде должны соответствовать применяемым инструментам, в том числе и в акустике, то есть всегда быть в Гц.
Далее. Таким образом, тёмное вещество, которое затеняет, разная светимость звёзд, различные расстояния до звёзд, горизонт видимости в видимом диапазоне, а также пороговая чувствительность человеческого глаза, делают ночное небо для нас таким, каким мы его наблюдаем.
Как далеко мы можем заглянуть в космическое пространство и что там можем увидеть? Какова наблюдаемая часть Вселенной? Возможная дальность наблюдения зависит от применяемого астрономами оборудования, условий его эксплуатации, а также от частотного диапазона и мощности исследуемого излучения. С увеличением расстояния наблюдаться будут объекты с более мощным излучением. Поэтому среди очень далёких объектов наблюдаемыми останутся лишь явления с мощными излучениями.
Невооружённым глазом человек видит звёзды до шестой звёздной величины включительно. В безлунную зимнюю ночь можно увидеть около 6000 звёзд.
Визуально наблюдать объекты Вселенной можно линзовыми и зеркальными телескопами. Дальности наблюдений в данном случае ограничиваются двумя факторами:
— смещение спектральных линий от космологического красного смещения в инфракрасную невидимую часть спектра;
— уменьшение яркости до величин, невозможных для регистрации и наблюдений.
За пределами нашей галактики отдельные звёзды не наблюдаются, только галактики в виде туманностей. Например, галактика Туманность Андромеды. В других галактиках в оптическом диапазоне можно наблюдать только вспышки отдельных звёзд (так называемые вспышки новых и сверхновых звёзд). На самом деле это эволюционные взрывы звёзд. Мощность вспышки зависит от массы и спектрального класса звезды. Чем моложе звезда и больше её масса, тем интенсивнее будет излучение при вспышке. Без взрыва яркости для наблюдения не хватает и звезда невидима.
В нашей галактике, например, взрывы новых и сверхновых происходят, как считают, каждые 20 – 100 лет. Выглядит это приблизительно так. Для новых и сверхновых звёзд характерно быстрое увеличение блеска (на 6 - 13 звёздных величин), яркое состояние держится несколько суток, после чего начинается спад, длящийся обычно несколько недель. Считают, что мощность излучения новых и сверхновых 10^30 – 10^35Вт и более. В дальнейшем вокруг звезды наблюдается газовая оболочка. Массы оболочек оцениваются 10^25 – 10^26кг. Всё это свидетельствует о том, что произошёл взрыв. Астрономы называют выброшенное звездой вещество планетарной туманностью. Из этой планетарной туманности в дальнейшем обязательно образуется планетное тело с твёрдой поверхностью и правильными формами эллипсоида вращения.
Таким образом, в оптическом диапазоне мы можем наблюдать звёзды и галактики на расстояниях до 13 млрд.св. лет. Более удалённые объекты с очень мощным излучением могут наблюдаться, но только в других частотных диапазонах. Такие излучения существуют. Начнём с рентгеновского диапазона. Мощные вспышки происходят при превращении нейтронной звезды в “чёрную дыру”. Этот процесс можно регистрировать только в жёстком рентгеновском диапазоне. Мощность будет зависеть от массы нейтронной звезды. Такое событие очень опасно для жизни на нашей планете, если оно произойдёт относительно близко от нас. Вспышки мощного рентгеновского излучения также происходят при поглощении “чёрной дырой” окружающего вещества. Особенно оно будет более стабильным и мощным, если это центральная “чёрная дыра” галактики.
Примером очень большой дальности регистрации объекта в рентгеновском диапазоне может служить объект SDSS 1044-0125, для которого космологическое красное смещение линий спектра Z = 5,8. Это расстояние 13*5,8 = 75,4 млрд. св. лет.
Конечно, заглянуть в просторы Вселенной можно и дальше. Но для этого нужны ещё более мощные излучения. Такие излучения имеются в радиодиапазоне. Самой большой мощностью излучения обладают квазары. Излучение происходит в радиодиапазоне. Мощность излучения более 10*40Вт и зависит от возраста и массы квазара (будущей светящейся галактики). Длительность таких процессов пока не изучена. Вероятно, мощность радиоизлучения от разлетающегося вещества из “чёрной дыры” будет существовать в течение многих миллионов лет. Частота рождения квазаров зависит от радиуса сферы доступной для наблюдений. Это, конечно, самые редкие события во Вселенной. Самым ярким объектом пока считают квазар S50014+81 (SS0014+81), его яркость в 100000 раз больше яркости обычной галактики. Самым дальним квазаром пока считают квазар с космологическим красным смещением
Z = 6,2. Это расстояние 13*6,2 = 80,6 млрд. св. лет.
Таким образом, существует несколько горизонтов.
Один в оптическом диапазоне - визуальное наблюдение, другой в рентгеновском диапазоне, невидимый, но регистрируемый. И, наконец, в радиодиапазоне, также невидимый, но регистрируемый.

Используемые источники:
1. Николаев С.А. “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”. 5-ое издание,
СПб, 2009 г., 304 с. 11.03.2016

Все права на эту публикацую принадлежат автору и охраняются законом.